專利名稱：直流電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種具有電刷和換向器的直流電動(dòng)機(jī)，例如涉及ー種安裝于汽車的電氣設(shè)備、電動(dòng)工具所使用的直流電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，電動(dòng)設(shè)備、例如安裝于汽車的電氣設(shè)備、電動(dòng)工具正在朝著小型化、輕量化、高效化發(fā)展。隨著該發(fā)展，自然要求作為這種電動(dòng)設(shè)備的動(dòng)力源而被安裝于該設(shè)備的直流電動(dòng)機(jī)更小型化、輕量化、高效化。另外，使用于電氣設(shè)備或者家電用設(shè)備的直流電動(dòng)機(jī)隨著高速化、小型輕量化、高輸出化，在電刷與換向器片(整流子セグメン卜)之間火花的產(chǎn)生變得顯著，伴隨該情況要求電刷具有更長(zhǎng)的使用壽命，還要求該直流電動(dòng)機(jī)具有高可靠性。
該直流電動(dòng)機(jī)的一般結(jié)構(gòu)是，具備構(gòu)成勵(lì)磁裝置的定子和隔著環(huán)狀空隙與該定子相對(duì)置地配置的轉(zhuǎn)子。在該轉(zhuǎn)子中使用在芯上卷繞線圈且具備換向器的所謂的電樞。為了驅(qū)動(dòng)該直流電動(dòng)機(jī)，需要對(duì)電樞進(jìn)行供電。使通過(guò)引線等與外部電源相連結(jié)的電刷滑動(dòng)地與換向器接觸來(lái)對(duì)電樞進(jìn)行供電。而且，當(dāng)增加這種直流電動(dòng)機(jī)的磁體的磁極的數(shù)量時(shí)，需要將針對(duì)磁體磁極數(shù)量的線圈磁極的數(shù)量、換向器片的數(shù)量、繞組的接線結(jié)構(gòu)等各種構(gòu)成要素的組合進(jìn)行優(yōu)化。針對(duì)這樣的需求，在使電動(dòng)機(jī)性能優(yōu)化的繞組的接線結(jié)構(gòu)中存在以下問(wèn)題在多個(gè)電樞線圈中，無(wú)效線圈的比例増加。因此，會(huì)導(dǎo)致以下不期望的結(jié)果如果不進(jìn)一步增加電樞線圈的數(shù)量，則產(chǎn)生不能滿足電動(dòng)機(jī)特性的傾向，因解決問(wèn)題而產(chǎn)生新的問(wèn)題。其結(jié)果是，由于受到電感變化變大、電壓波形紊亂的影響，還產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)的壽命變短的傾向而不得不采用犧牲若干性能的繞組結(jié)構(gòu)。另外，對(duì)于由同樣的問(wèn)題因素引起的噪音，也產(chǎn)生問(wèn)題。參照


這種以往的直流電動(dòng)機(jī)。圖8是表示以往的直流電動(dòng)機(jī)的電樞線圈的繞線方法的展開(kāi)圖。該以往的直流電動(dòng)機(jī)具備勵(lì)磁極數(shù)量為4的定子、電樞以及ー對(duì)電刷，其中，該電樞具備有5個(gè)齒的芯、包括10個(gè)片的換向器以及通過(guò)向片連接的接線卷繞在齒上而得到的線圈，一對(duì)電刷的兩個(gè)電刷片相互正交地配置且與換向器滑動(dòng)地接觸。而且，將電刷的與換向器滑動(dòng)地接觸的旋轉(zhuǎn)方向圓弧長(zhǎng)度形成為換向器的外周長(zhǎng)度的二十分之一 (XA/20, A為換向器外徑)以下。圖8示出了電刷片BlOl是正電壓且與片S103滑動(dòng)地接觸、電刷片B102是負(fù)電壓且與片S105滑動(dòng)地接觸的狀態(tài)，各線圈的通電狀態(tài)如下。此外，在圖8中示出了將左右的圓圈內(nèi)編號(hào)1、2、3以及4相同的編號(hào)彼此連接的情況。第一電流路徑是從電刷片BlOl經(jīng)由S103流經(jīng)齒T105的周圍，經(jīng)S108中繼后流經(jīng)齒T104的周圍，經(jīng)S109中繼后流經(jīng)齒T103的周圍，經(jīng)S104中繼后流經(jīng)齒T102的周圍，經(jīng)由S105到達(dá)電刷片B102。第二電流路徑是，從電刷片BlOl經(jīng)由S103流經(jīng)齒TlOl的周圍，經(jīng)S102中繼后流經(jīng)齒T102的周圍，經(jīng)S107中繼后流經(jīng)齒T103的周圍，經(jīng)S106中繼后流經(jīng)齒T104的周圍，經(jīng)SlOl中繼后流經(jīng)齒T105的周圍，經(jīng)SllO中繼后流經(jīng)齒TlOl的周圍，經(jīng)由S105到達(dá)電刷片B102。以往，針對(duì)直流電動(dòng)機(jī)，致カ于改善要求規(guī)格、使直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并公開(kāi)了各種技術(shù)(例如專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2)。在實(shí)施了分布繞組的直流電動(dòng)機(jī)中，繞組依次經(jīng)過(guò)各齒，因此不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的線圈端部變大，該部分的銅損導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的效率降低，還成為使軸向的尺寸變大的主要原因。另夕卜，在圖8中，如標(biāo)記X所示那樣產(chǎn)生流過(guò)逆電流的線圈，因此成為電動(dòng)機(jī)效率降低的主要原因。這樣，在以往的直流電動(dòng)機(jī)的情況下，對(duì)于當(dāng)前的要求規(guī)格，在小型輕量化和高效化方面有改善的余地(例如專利文獻(xiàn)I)。另外，在實(shí)施了集中繞組或者波繞組的直流電動(dòng)機(jī)中，也致カ于實(shí)現(xiàn)磁極數(shù)量、電樞繞組數(shù)量、換向器片數(shù)量組合的優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩、高效率、小型化。但是，與上述同樣地，對(duì)于當(dāng)前的要求規(guī)格，在小型輕量化和高效化方面有改善的余地(例如專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2002-209362號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)昭55-125069號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的直流電動(dòng)機(jī)具備定子、電樞以及電刷。定子具有多個(gè)勵(lì)磁極。電樞具備電樞芯，其具有多個(gè)齒和形成在齒之間的槽；電樞線圈，其被卷繞在齒上并被收納在槽中；以及換向器，其具有包括多個(gè)片的片群。電刷與片滑動(dòng)地接觸來(lái)對(duì)電樞線圈進(jìn)行供電。而且，電樞線圈包括以集中繞組的方式卷繞在各齒上的多個(gè)集中繞組線圈單元和將集中繞組線圈單元彼此間連接來(lái)將它們電連接的多個(gè)接線単元。并且，片群包括與集中繞組線圈單元的一端連接的第一片、與集中繞組線圈單元的另一端連接的第二片以及僅與接線單元連接的第三片。另外，第一片和第二片鄰接配置，與鄰接配置鄰接地配置第三片。而且，在本發(fā)明的直流電動(dòng)機(jī)中，多個(gè)接線単元包括通過(guò)槽并將集中繞組線圈單元彼此間連接的接線單元。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的直流電動(dòng)機(jī)能夠抑制在換向器片之間產(chǎn)生火花并且實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)效率的提高和小型輕量化。

圖I是本發(fā)明的實(shí)施方式中的直流電動(dòng)機(jī)的軸向的半剖視圖。圖2是將該直流電動(dòng)機(jī)的支架卸下后的狀態(tài)的側(cè)視圖。圖3是該直流電動(dòng)機(jī)的繞組展開(kāi)圖。圖4是表示該直流電動(dòng)機(jī)的收納接線單元Cl的槽的位置的繞組展開(kāi)圖。圖5是表示該直流電動(dòng)機(jī)的接線單元Cl的接線的圖。圖6是表示該直流電動(dòng)機(jī)的收納接線單元C2的槽的位置的繞組展開(kāi)圖。圖7是表示該直流電動(dòng)機(jī)的電刷間距離為60度時(shí)的收納接線單元Cl的槽的位置的繞組展開(kāi)圖。圖8是以往的直流電動(dòng)機(jī)的繞組展開(kāi)圖。
具體實(shí)施方式
下面，利用

本發(fā)明的實(shí)施方式。(實(shí)施方式)圖I是本實(shí)施方式的直流電動(dòng)機(jī)的軸向的半剖視圖。定子11構(gòu)成為在有底中空?qǐng)A筒形狀的框架13的內(nèi)周面上具備磁體12，利用支架17覆蓋開(kāi)ロ端。并且，經(jīng)由電刷保持件32將電刷31設(shè)置在該支架17上。另ー方面，轉(zhuǎn)子(以后稱作電樞)21由以下部件構(gòu)成電樞芯23，其呈大致圓弧形狀，具有多個(gè)槽24 ；電樞線圈22，其被卷繞收納在該槽24中；輸出軸28，其沿軸向貫穿電樞芯23的中心并被固定；以及換向器25，其被固定在該輸出軸28上。后文說(shuō)明其詳細(xì)內(nèi)容，電樞線圈22的末端與換向器25的片電連接。輸出軸28被軸承35和軸承36支承而旋轉(zhuǎn)自如，該軸承35的外圈被固定在框架13上，該軸承36的外圈被固定在支架17上。電樞21的電樞芯23的外周與定子11的磁體12的內(nèi)周隔著規(guī)定的空隙相對(duì)置。 接著，圖2是將本發(fā)明的實(shí)施方式中的直流電動(dòng)機(jī)的支架17卸下后的狀態(tài)的側(cè)視圖。使用該圖2進(jìn)ー步詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。在圖2中，構(gòu)成定子11的框架13在三處具有安裝孔18，在內(nèi)周面上具有磁體12。該磁體12被分割為三個(gè)，且該三個(gè)磁體彼此間設(shè)置有磁體固定彈簧15，磁體12被粘接固定在框架13的內(nèi)周面上。而且，該磁體12的每個(gè)磁體均被磁化為以N極和S極為ー對(duì)的勵(lì)磁極。因而，在整周以6個(gè)勵(lì)磁極進(jìn)行磁化。此外，該磁體12為環(huán)狀，因而也可以沿圓周方向等間隔且交替將磁體12的內(nèi)壁磁化為N扱、S極來(lái)磁化為6個(gè)磁扱?；蛘?，也可以將分別磁化為N扱、S極的六個(gè)圓弧狀磁體作為該磁體12。接著，電樞21由以下部件構(gòu)成電樞芯23，其具有多個(gè)齒(本實(shí)施方式中為8個(gè))和形成在齒之間的槽24 ;電樞線圈22，其被卷繞在各個(gè)齒上且被收納在槽24中；輸出軸28，其沿軸向貫穿電樞芯23的中心并被固定；以及換向器25，其被固定在該輸出軸28上。通過(guò)層疊電磁鋼板來(lái)構(gòu)成電樞芯23。在電樞芯23的各個(gè)齒Tl、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8上以集中繞組的方式卷繞有集中繞組線圈單元11、12、13、14、15、16、17、18，且各集中繞組線圈單元經(jīng)由扣接部25f與換向器25的片25s連接。后文說(shuō)明該繞組結(jié)構(gòu)的詳細(xì)內(nèi)容。此外,下面,將電樞芯23的配置有換向器25的一側(cè)的面作為上表面,將電樞芯23的另ー個(gè)面作為下表面來(lái)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行說(shuō)明。在圖2中示出了從上表面觀察到的定子11、電樞21。圖3是表示本實(shí)施方式中的直流電動(dòng)機(jī)的繞組的基本布線的繞組展開(kāi)圖。此外，下面進(jìn)ー步說(shuō)明繞組的具體布線的詳細(xì)情況。電樞芯23具備8個(gè)齒T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8以及在各齒彼此間形成的相同數(shù)量的槽24。電樞線圈22具備8個(gè)集中繞組線圈單元(以下，適當(dāng)簡(jiǎn)稱為線圈單元)W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8和多個(gè)接線單元Cl、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8。各線圈單元W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8均是以集中繞組的方式分別卷繞在各個(gè)齒Tl、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8上，且被收納在各槽24中。即，例如，在齒Tl上多次卷繞繞線，由此形成線圈單元W1。另ー方面，對(duì)于換向器25,作為各片25s,具備片SI至片S24共24個(gè)片。各片25s彼此間絕緣，在該片25s的前端具備用于與線圈末端相連接的扣接部25f。在將線圈単元的末端、接線單元連接到各片時(shí)，連接到該片25s前端的扣接部25f,但下面適當(dāng)省略地記載為連接到片。電刷31由以機(jī)械角度180度的間隔進(jìn)行配置的ー對(duì)的陽(yáng)極側(cè)電刷片BI和陰極側(cè)電刷片B2構(gòu)成，與換向器25的各片25s滑動(dòng)地接觸。而且，這些陽(yáng)極側(cè)電刷片BI和陰極側(cè)電刷片B2構(gòu)成為與直流電源相連接，經(jīng)由換向器25對(duì)電樞線圈22進(jìn)行供電。此外，以下，角度表示機(jī)械角度。在此，構(gòu)成電樞線圈22的線圈單元W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8分別與鄰接的片25s連接。即，線圈單元的ー個(gè)末端與某個(gè)片25s連接，另ー個(gè)末端和與其鄰接的片25s連接。而且，與連接這些線圈単元的鄰接的片鄰接的片不連接集中繞組線圈單元，而僅連接接線單元(后述說(shuō)明詳細(xì)情況)。將連接這些集中繞組線圈單元的一端的片定義為第一片，將連接集中繞組線圈單元的另一端的片定義為第二片。另外，將僅連接接線單元的片定義為第三片。按照這樣的定義，第一片和第二片被鄰接配置，在該鄰接配置的鄰接位置處配置 第三片。并且，該電樞線圈經(jīng)由這些片群和接線單元構(gòu)成串聯(lián)閉合電路。而且，將該第一片的數(shù)量、第二片的數(shù)量以及第三片的數(shù)量設(shè)為相同，片群的片的總數(shù)為這些第一片的數(shù)量、第二片的數(shù)量以及第三片的數(shù)量之和。如果進(jìn)ー步詳細(xì)地說(shuō)明這些片的配置，則如下所述。如圖3所示，片群的片的數(shù)量為24個(gè)，因而，片間距為15度。第一片彼此間、第二片彼此間以及第三片彼此間均以45度的間隔進(jìn)行配置。另外，對(duì)于任意的第一片，在120度間隔的位置處配置第二片或者第三片。同樣地，對(duì)于任意的第二片，在120度間隔的位置處配置第三片或者第一片，對(duì)于任意的第三片，在120度間隔的位置處配置第一片或者第二片。而且，第一片、第二片以及第三片彼此間通過(guò)接線單元進(jìn)行連接。接著，具體說(shuō)明電樞線圈的繞組結(jié)構(gòu)。被卷繞在齒Tl上的集中繞組線圈單元Wl與第一片S2和第二片S3相連接。被卷繞在齒T2上的集中繞組線圈單元W2與第一片S5和第二片S6相連接。被卷繞在齒T3上的集中繞組線圈單元W3與第一片S8和第二片S9相連接。被卷繞在齒T4上的集中繞組線圈單元W4與第一片Sll和第二片S12相連接。被卷繞在齒T5上的集中繞組線圈單元W5與第一片S14和第二片S15相連接。被卷繞在齒T6上的集中繞組線圈單元W6與第一片S17和第二片S18相連接。被卷繞在齒T7上的集中繞組線圈單元W7與第一片S20和第二片S21相連接。被卷繞在齒T8上的集中繞組線圈單元W8與第一片S23和第二片S24相連接。接著，對(duì)被連接到第三片SI、S4、S7、S10、S13、S16、S19、S22的接線單元Cl、C2、
C3、C4、C5、C6、C7、C8的詳細(xì)情況進(jìn)行說(shuō)明。這些接線單元通過(guò)將集中繞組線圈單元彼此間連接來(lái)將它們電連接。這些接線單元將位于120度間隔位置處的第一片、第二片以及第三片連接，具體情況如下。接線單元Cl與第一片S2、第三片SlO以及第ニ片S18相連接。接線單元C2與第一片S5、第三片S13以及第ニ片S21相連接。接線單元C3與第一片S8、第三片S16以及第ニ片S24相連接。接線單元C4與第一片S11、第三片S19以及第ニ片S3相連接。接線單元C5與第一片S14、第三片S22以及第ニ片S6相連接。接線單元C6與第一片S17、第三片SI以及第ニ片S9相連接。接線單元C7與第一片S20、第三片S4以及第ニ片S12相連接。接線單元C8與第一片S23、第三片S 7以及第ニ片S15相連接。如上所述，通過(guò)將各集中繞組線圈單元和接線單元與各片相連接，該電樞線圈22構(gòu)成閉合電路。具體地說(shuō)，在圖3中，例如當(dāng)將電路走向設(shè)為從片SI向片S9的方向時(shí)，成為如下的電路。成為 S1-S9-W3-S8-S16-S24-W8-S23-S7-S15-W5-S14-S22-S6-W2-S5-S13-S21-W7-S20-S4-S12-W4-S11-S19-S3-W1-S2-S10-S18-W6-S17-S1，可知形成ー個(gè)接線環(huán)路，構(gòu)成了閉合電路。通過(guò)對(duì)如上所述的接線單元Cl、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8實(shí)施接下來(lái)說(shuō)明的連接方法，能夠使連接工數(shù)合理化。被卷繞在齒Tl上的集中繞組線圈單元Wl的一端在被連接到第一片S2之后，并沒(méi)有被在此切斷而是進(jìn)行延伸并與第三片SlO相連接。同樣地，被卷繞在齒T6上的集中繞組線圈單元W6的另一端在被連接到第二片S18之后，沒(méi)有被在此切斷而是進(jìn)行延伸并與第三片SlO相連接。通過(guò)這樣，接線單元Cl能夠由集中繞組線圈單元Wl的一端的延長(zhǎng)線和集中繞組線圈單元W6的另一端的延長(zhǎng)線構(gòu)成，能夠使連接工數(shù)合理化。接線單元C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8也能夠與上述接線單元Cl同樣地構(gòu)成。
另外，在本實(shí)施方式中，特別是構(gòu)成為在多個(gè)這種接線單元中包括通過(guò)槽24而將集中繞組線圈單元彼此間連接的接線單元。即，這些接線單元C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8不是在換向器的外周上進(jìn)行接線，而是與各集中繞組線圈單元一起被卷入電樞的槽24內(nèi)來(lái)進(jìn)行接線。由此，在換向器附近不產(chǎn)生多余的接線單元布線用空間，通過(guò)有效地利用電樞的槽24內(nèi)的空間，能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的小型化。接著，將陽(yáng)極側(cè)電刷片BI和陰極側(cè)電刷片B2配置成其寬度方向(圓周方向)的中心線與規(guī)定的磁體12的圓周方向的中心線一致且相互具有等角度(180度)間隔。而且，電刷片BI和電刷片B2的圓周方向的寬度被設(shè)定為與各片的圓周方向的寬度相等或比各片的圓周方向的寬度小。因而，電刷片BI和電刷片B2成為與ー個(gè)片或者各片中的鄰接的某兩片滑動(dòng)地接觸的結(jié)構(gòu)。與一片滑動(dòng)地接觸的時(shí)間非常短，因此在下面省略其說(shuō)明。如圖3所示，對(duì)陽(yáng)極側(cè)電刷片BI滑動(dòng)地接觸片S2和S3、與該陽(yáng)極側(cè)電刷片BI具有180度間隔的陰極側(cè)電刷片B2滑動(dòng)地接觸片S14和S15的狀態(tài)下的電流的流動(dòng)進(jìn)行說(shuō)明。從片S2流入的電流經(jīng)由片S18流過(guò)集中繞組線圈單元W6，經(jīng)由片S17和片S9流過(guò)集中繞組線圈單元W3，經(jīng)由片S8和片S24流過(guò)集中繞組線圈單元W8，經(jīng)由片S23從片S15流出。同樣地，從片S3流入的電流經(jīng)由片Sll流過(guò)集中繞組線圈單元W4，經(jīng)由片S12和片S20流過(guò)集中繞組線圈單元W7，經(jīng)由片S21和片S5流過(guò)集中繞組線圈單元W2，經(jīng)由片S6從片S14流出。在圖3中的各集中繞組線圈單元中用箭頭示出這些電流的流向。如上所述，從片S2流入的電流流經(jīng)集中繞組線圈單元W6、W3、W8的串聯(lián)電路后從片S15流出，從片S3流入的電流流經(jīng)集中繞組線圈單元W4、W7、W2的串聯(lián)電路后從片S14流出。這樣，從陽(yáng)極側(cè)電刷片BI流入的電流在有兩條支路的并聯(lián)電路中流過(guò)，并從陰極側(cè)電刷片B2流出。通過(guò)這樣的電流流動(dòng)，該結(jié)構(gòu)的直流電動(dòng)機(jī)能夠自啟動(dòng)。圖4示出本實(shí)施方式中的接線單元的具體的布線例。如上所述，多個(gè)接線單元是包括通過(guò)槽24而將集中繞組線圈單元彼此間連接的接線單元的結(jié)構(gòu)。S卩，接線單元C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8不是在換向器的外周上進(jìn)行接線，而是與各集中繞組線圈單元一起收納在電樞槽24中來(lái)與各片相連接。在這種情況下，選擇與集中繞組線圈單元的電流方向一致的時(shí)刻多的槽24。圖4具體地示出了收納接線單元Cl的槽24的位置。接線單元Cl從第一片S2起通過(guò)齒Tl與齒T2之間的槽24，通過(guò)齒T2與齒T3之間的槽24而與第三片SlO相連接。并且，接線單元Cl從第三片SlO起通過(guò)齒T3與齒T4之間的槽24，通過(guò)齒T5與齒T6之間的槽24而與第二片S 18相連接。圖5是進(jìn)一歩具體地示出圖4所示的接線單元Cl的接線的圖。如圖5所示，從配置在電樞芯23上表面的第一片S2引出的接線單元Cl通過(guò)齒Tl與齒T2之間的槽24后到達(dá)電樞芯23下面?zhèn)?，通過(guò)如虛線所示的齒T2的下面?zhèn)?，通過(guò)齒T2與齒T3之間的槽24之后返回到上面?zhèn)?，并與第三片SlO連接。接著，從第三片SlO引出的接線單元Cl通過(guò)齒T3與齒T4之間的槽24后到達(dá)電樞芯23下面?zhèn)龋ㄟ^(guò)齒T4與齒T5的下面?zhèn)?，通過(guò)齒T5與齒T6之間的槽24之后返回到上面?zhèn)?，并與第二片S18連接。這樣，本實(shí)施方式的直流電動(dòng)機(jī)的從片引出的接線單元包括通過(guò)某個(gè)槽24到達(dá)電樞芯的相反面?zhèn)?、通過(guò)齒的下面?zhèn)群笸ㄟ^(guò)其它槽24并返回到第三片的接線。并且，該接線單元Cl的在各槽24中的電流方向如箭頭所示那樣，在各槽24中接線單元Cl的電流方向與集中繞組線圈單元的電流方向一致。此外，通過(guò)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)而電刷位置改變，因此電流方向與之相應(yīng)地發(fā)生變化，接線單元的電流方向與集中繞組線圈單元的電流方向并不總是一致，但選擇電流方向一致的時(shí)刻多的槽24，將接線單元收納到其中。此外，在圖4和圖5中列舉了將接線單元Cl在齒T2上卷繞半圈，在齒T4和齒T5上卷繞半圈的例子，但也可以將接線單元Cl卷繞多圈，能夠適當(dāng)?shù)嘏袛喔骶砝@次數(shù)。接著，圖6示出了收納接線單元C2的槽24的位置。接線單元C2從第一片S5起通過(guò)齒T2與齒T3之間的槽24，通過(guò)齒T3與齒T4之間的槽24而與第三片S13連接。并且，接線單元C2從第三片S13起通過(guò)齒T4與齒T5之間的槽24，通過(guò)齒T6與齒17之間的槽24而與第二片S21連接。該接線單元C2的在各槽24中的電流方向如箭頭所示那樣，在各槽24中接線單元C2的電流方向與集中繞組線圈單元的電流方向一致。此外，在該例中也可以將接線單元C2在上述齒上卷繞多圈，能夠適當(dāng)?shù)嘏袛喔骶砝@次數(shù)。如上所述，示出了收納接線單元Cl和C2的槽24的位置，其它接線單元C3、C4、C5、C6、C7、C8也能夠同樣地選擇槽24以使自身的電流方向與集中繞組線圈單元的電流方向一致。另外，優(yōu)選將多個(gè)接線單元Cl、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8全部設(shè)為如上所述那樣通過(guò)槽24而將集中繞組線圈單元彼此間連接的結(jié)構(gòu)。但是，也可以將ー些接線単元設(shè)為僅在電樞芯23的上表面?zhèn)葘⒓欣@組線圈單元彼此間連接的結(jié)構(gòu)。即，多個(gè)接線単元只要包括通過(guò)槽24而將集中繞組線圈單元彼此間連接的接線單元即可。由此，能夠抑制換向器附近接線單元密集而導(dǎo)致的接線單元的膨脹，能夠?qū)崿F(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的小型化。對(duì)陽(yáng)極側(cè)電刷片BI和陰極側(cè)電刷片B2以180度間隔進(jìn)行配置的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以代替圖4的結(jié)構(gòu)而如圖7所示那樣以60度間隔進(jìn)行配置。即，相對(duì)于陽(yáng)極側(cè)電刷片BI，以60度的間隔配置陰極側(cè)電刷片B3。在這種情況下成為如下?tīng)顟B(tài)陽(yáng)極側(cè)電刷片BI與片S2和S3滑動(dòng)地接觸，與陽(yáng)極側(cè)電刷片BI具有60度間隔的陰極側(cè)電刷片B3與片S6和S7滑動(dòng)地接觸，此時(shí)的電流流動(dòng)如下。
從片S2流入的電流經(jīng)由片S18流過(guò)集中繞組線圈單元W6，經(jīng)由片S17和片S9流過(guò)集中繞組線圈單元W3，經(jīng)由片S8和片S24流過(guò)集中繞組線圈單元W8，經(jīng)由片S23從片S7流出。同樣地，從片S3流入的電流經(jīng)由片Sll流過(guò)集中繞組線圈單元W4，經(jīng)由片S12和片S20流過(guò)集中繞組線圈單元W7，經(jīng)由片S21和片S5流過(guò)集中繞組線圈單元W2并從片S6流出。在圖7中的各集中繞組線圈單元中用箭頭表示這些電流的流向。在電刷間距離為60度的情況下也同樣地，從片S2流入的電流流經(jīng)集中繞組線圈單元W6、W3、W8的串聯(lián)電路后從片S7流出，從片S3流入的電流流經(jīng)集中繞組線圈單元W4、W7、W2的串聯(lián)電路后從片S6流出。這樣，從陽(yáng)極側(cè)電刷片BI流入的電流在有兩條支路的并聯(lián)電路中流過(guò)，并從陰極側(cè)電刷片B3流出。此外，在這種情況下，集中繞組線圈單元Wl和集中繞組線圈單元W5也為短路線圈，無(wú)法產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。其理由如下。片S14通過(guò)接線單元C5與片S6相連接，片S15通過(guò)接線單元C8與片S7相連接，因此與片S6和S7滑動(dòng)地接觸的陰極側(cè)電刷片B3會(huì)使集中繞組線圈單元W5短路。另外，與電刷間距離為180度的情況同樣地，不存在流過(guò)逆電流的線圈。 接著，對(duì)收納接線單元Cl的槽24的位置進(jìn)行說(shuō)明。接線單元C I從第一片S2起通過(guò)齒Tl與齒T2之間的槽24，通過(guò)齒T2與齒T3之間的槽24而與第三片SlO連接。并且，接線單元Cl從第三片SlO起通過(guò)齒T3與齒T4之間的槽24，通過(guò)齒T5與齒T6之間的槽24而與第二片S18連接。該接線單元Cl的在各槽24中的電流方向如箭頭所示那樣，在各槽24中均與集中繞組線圈單元的電流方向一致。通過(guò)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)而電刷位置改變，因此電流方向與之相應(yīng)地發(fā)生變化，接線單元和集中繞組線圈單元的電流方向并不總是一致，但選擇一致的時(shí)刻多的該槽24，將接線單元收納在其中。此外，能夠適當(dāng)?shù)嘏袛嘣摻泳€単元Cl的各卷繞次數(shù)。另外，關(guān)于本實(shí)施方式的直流電動(dòng)機(jī)，片群的片數(shù)T為勵(lì)磁極的磁極數(shù)量P與集中繞組線圈單元的數(shù)量N(與槽數(shù)、齒數(shù)相同)相乘得到的數(shù)值的二分之一。即，T= (1/2) PN0而且構(gòu)成為磁極數(shù)量P是除以2后變?yōu)槠鏀?shù)的偶數(shù)，集中繞組線圈單元的數(shù)量N是不會(huì)成為磁極數(shù)P的整數(shù)倍的偶數(shù)。具體地說(shuō)，各數(shù)值如下且滿足上述公式。即，片數(shù)T=24、磁極數(shù)量P=6、集中繞組線圈單元的數(shù)量N=8。此夕卜，各集中繞組線圈單元11、胃2、胃3、胃4、胃5、胃6、胃7、胃8以及各接線單元Cl、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8由覆蓋了絕緣層的導(dǎo)體線構(gòu)成。根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的規(guī)格適當(dāng)?shù)剡x擇該絕緣層的厚度、材質(zhì)、層數(shù)。另外，關(guān)于導(dǎo)體線的導(dǎo)體部即芯線部的材質(zhì)，根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的規(guī)格而適當(dāng)?shù)剡x擇銅、鋁、銅合金、鋁合金、至少含有銅和鋁的合金、含有微量雜質(zhì)的鋁或者鋁合金、鎂合金等。另外，關(guān)于覆蓋了絕緣層的該導(dǎo)體線，根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的規(guī)格而適當(dāng)?shù)剡x擇單心線、復(fù)線或者利茲線(絞合線)等。根據(jù)本發(fā)明的直流電動(dòng)機(jī)，電樞線圈以集中繞組的方式卷繞在各齒上，因此能夠提高各槽的槽滿率。另外，該電樞線圈是經(jīng)由片群和接線單元構(gòu)成閉合電路并且將并聯(lián)電路設(shè)為兩路的結(jié)構(gòu)，不存在流過(guò)逆電流的集中繞組線圈單元，另外能夠減少短路的集中繞組線圈単元的數(shù)量并且抑制電樞線圈的電感的變化。另外，選擇收納接線単元的槽以使接線單元的電流方向與集中繞組線圈單元的電流方向一致的時(shí)刻多，因此接線單元還能夠有助于提高轉(zhuǎn)矩。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠提供如下ー種直流電動(dòng)機(jī)抑制換向器片之間產(chǎn)生火花，并且提高了驅(qū)動(dòng)效率和實(shí)現(xiàn)了小型輕量化。
產(chǎn)業(yè)卜.的可利用件本發(fā)明所涉及的直流電動(dòng)機(jī)是具有電刷和換向器的直流電動(dòng)機(jī)，例如適用于對(duì)安裝于汽車的電氣設(shè)備、電動(dòng)工具進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。能夠提供如下ー種直流電動(dòng)機(jī)抑制換向器片之間產(chǎn)生火花，并且有助于提高驅(qū)動(dòng)效率和實(shí)現(xiàn)小型輕量化。附圖標(biāo)記說(shuō)明11 :定子；12 :磁體；13 :框架；15 :磁體固定彈簧；17 :支架；18 :安裝孔；21 :電樞(轉(zhuǎn)子)；22 :電樞線圈;23 :電樞芯；24 :槽；25 :換向器；25s :片；25f :扣接部；28 :輸出軸；31 :電刷;32 :電刷保持件;35、36 :軸承；N :線圈單元數(shù)；P :磁極數(shù)；T :片數(shù)；B1 :陽(yáng)極側(cè)電刷片;B2、B3 :陰極側(cè)電刷片;C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8 :接線單元；S2、S5、S8、Sll、S14、S17、S20、S23 :第一片；S3、S6、S9、S12、S15、S18、S21、S24 第二片;S1、S4、S7、S10、S13、S16、S19、S22 :第三片;T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8 :齒;Wl、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8 :集 中繞組線圈單元。
權(quán)利要求
1.一種直流電動(dòng)機(jī)，具備 定子，其具有多個(gè)勵(lì)磁極； 電樞，其具備電樞芯、電樞線圈以及換向器，其中，該電樞芯具有多個(gè)齒和形成在上述齒彼此間的槽，該電樞線圈被卷繞在上述齒上并被收納在上述槽中，該換向器具有包括多個(gè)片的片群；以及 電刷，其與上述片滑動(dòng)地接觸來(lái)對(duì)上述電樞線圈進(jìn)行供電， 其中，上述電樞線圈包括以集中繞組的方式卷繞在各齒上的多個(gè)集中繞組線圈單元，以及將上述集中繞組線圈單元彼此 間連接來(lái)將它們電連接的多個(gè)接線單元， 該直流電動(dòng)機(jī)的特征在于， 上述片群包括與上述集中繞組線圈單元的一端連接的第一片、與上述集中繞組線圈單元的另一端連接的第二片以及僅與上述接線單元連接的第三片， 其中，上述第一片和上述第二片鄰接配置，與上述鄰接配置鄰接地配置上述第三片， 上述多個(gè)接線單元包括通過(guò)上述槽并將上述集中繞組線圈單元彼此間連接的接線單J Li ο
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 上述電樞線圈的上述集中繞組線圈單元和上述接線單元經(jīng)由上述片群而構(gòu)成串聯(lián)閉合電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 通過(guò)上述槽的接線單元將上述集中繞組線圈單元彼此間連接以使通過(guò)上述槽的接線單元的電流方向與上述集中繞組線圈單元的電流方向一致的時(shí)刻多。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 上述片群具備數(shù)量分別相同的上述第一片、上述第二片以及上述第三片，并且，上述片群的片數(shù)為上述第一片的數(shù)量、上述第二片的數(shù)量以及上述第三片的數(shù)量之和。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 對(duì)于任意的上述第一片，在120度間隔的位置處配置有上述第二片或者上述第三片，對(duì)于任意的上述第二片，在120度間隔的位置處配置有上述第三片或者上述第一片，對(duì)于任意的上述第三片，在120度間隔的位置處配置有上述第一片或者上述第二片。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 上述第一片彼此間、上述第二片彼此間以及上述第三片彼此間分別以45度間隔進(jìn)行配置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 如果將上述片群的片數(shù)設(shè)為T，將上述勵(lì)磁極的磁極數(shù)量設(shè)為P，將上述電樞線圈的上述集中繞組線圈單元的數(shù)量設(shè)為N，則滿足T=(1/2)PN。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 上述磁極數(shù)量P是除以2后變?yōu)槠鏀?shù)的偶數(shù)，上述集中繞組線圈單元的數(shù)量N是上述磁極數(shù)量P的非整數(shù)倍的偶數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 上述磁極數(shù)量P是6，上述集中繞組線圈單元的數(shù)量N是8，上述片數(shù)T是24。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述電刷包括成為一對(duì)的陽(yáng)極側(cè)電刷和陰極側(cè)電刷，上述陽(yáng)極側(cè)電刷和上述陰極側(cè)電刷以180度間隔或者60度間隔進(jìn)行配置。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 上述電刷與鄰接的兩個(gè)上述片滑動(dòng)地接觸，通過(guò)有兩條支路的并聯(lián)電路來(lái)從上述電刷對(duì)上述電樞線圈進(jìn)行供電。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于， 上述電樞線圈的被卷繞的繞線的芯線部的材質(zhì)是至少含有銅和鋁的合金、含有微量雜質(zhì)的招或者招合金。
全文摘要
本發(fā)明的直流電動(dòng)機(jī)具備定子，其具有多個(gè)勵(lì)磁極；電樞，其具備電樞芯、電樞線圈以及換向器；以及電刷，其與該換向器滑動(dòng)地接觸。電樞線圈包括被集中卷繞在各齒上的集中繞組線圈單元和將集中繞組線圈單元彼此間連接來(lái)將它們電連接的接線單元。換向器的片群包括與集中繞組線圈單元連接的鄰接的第一、第二片和與其鄰接的僅與接線單元連接的第三片。而且，多個(gè)接線單元包括通過(guò)槽并將集中繞組線圈單元彼此間連接的接線單元。
文檔編號(hào)H02K23/32GK102859850SQ20118001759
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者左近正藏, 內(nèi)田保治, 大久保二郎, 遠(yuǎn)矢和雄 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社